攪拌摩擦加工態(tài)生物Mg-Zn-Y-Nd合金厚板的組織與性能.pdf

1、鎂合金具有可降解、優(yōu)良的生物相容性和力學(xué)相容性等特點(diǎn)，成為新一代最具發(fā)展?jié)摿Φ纳镝t(yī)用金屬材料。但鎂合金在臨床應(yīng)用中一直存在著兩大難題：力學(xué)性能較低和降解速率過(guò)快且不均勻。攪拌摩擦加工技術(shù)（Friction stir processing，F(xiàn)SP）能夠有效細(xì)化鎂合金晶粒和組織中的第二相，從而提高其綜合性能，改變腐蝕機(jī)制，實(shí)現(xiàn)均勻腐蝕。目前研究中受攪拌頭尺寸的限制，獲得的改性區(qū)域的尺寸較小，無(wú)法得到有效的利用。本文選用攪拌針長(zhǎng)度為10mm

2、的攪拌頭對(duì)生物鎂合金厚板進(jìn)行攪拌摩擦加工，但單面攪拌摩擦加工時(shí)由于在板材厚度方向上存在溫度梯度，造成加工區(qū)域組織不均勻，因此，進(jìn)一步采用雙面攪拌摩擦加工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加工，以獲得綜合性能較好的大尺寸改性區(qū)域，且使合金能夠均勻降解。
　　本文采用金相分析、掃描電鏡分析、顯微硬度測(cè)試、拉伸實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試、析氫測(cè)試及失重分析等方法，研究單面和雙面攪拌摩擦加工后Mg-Zn-Y-Nd合金厚板的微觀組織、力學(xué)性能和在模擬體液中的耐腐蝕性能，探

3、討攪拌摩擦加工工藝對(duì)生物Mg-Zn-Y-Nd合金厚板組織和性能的影響規(guī)律。
　　均勻化退火態(tài) Mg-Zn-Y-Nd合金厚板經(jīng)單面攪拌摩擦加工后攪拌區(qū)可細(xì)分為上部攪拌區(qū)、中部攪拌區(qū)和下部攪拌區(qū)，攪拌區(qū)的上部、中部和下部的平均晶粒尺寸逐漸減小，分別為5.48μm、4.75μm和3.80μm。隨著旋轉(zhuǎn)速度和前進(jìn)速度的改變，攪拌區(qū)各區(qū)域的組織演變規(guī)律不同，難以獲得組織均勻的攪拌區(qū)。這主要是由于鎂合金厚板在攪拌摩擦加工過(guò)程中沿板材厚度方向上

4、存在溫度梯度，熱和機(jī)械攪拌作用自上而下逐漸減小，導(dǎo)致加工區(qū)域組織沿厚度方向上不均勻。
　　雙面攪拌摩擦加工合金攪拌區(qū)的上部、中部和下部的平均晶粒尺寸分別由單面攪拌摩擦加工合金的5.30μm、5.08μm和4.45μm細(xì)化至3.93μm、3.20μm和3.19μm，且第二相顆粒尺寸細(xì)小，分布均勻。
　　攪拌摩擦加工合金的硬度值面分布與組織分布一致。雙面攪拌摩擦加工合金攪拌區(qū)各層的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均高于單面攪拌摩擦加工合金，其中